今天,我們(men) 為(wei) 大家解析的是利物浦大學博士研究項目。
“Understanding, and high-throughput development, of the formulation of spray coating solutions for industrial applications”
學校及專(zhuan) 業(ye) 介紹
學校概況
利物浦大學(University of Liverpool)創建於(yu) 1881年,是英國頂尖的研究型大學之一,位於(yu) 英格蘭(lan) 西北部的利物浦市。作為(wei) 英國紅磚大學(Russell Group)成員,該校在全球享有卓越的學術聲譽。利物浦大學設有三大學院,下設多個(ge) 院係,涵蓋人文社科、科學與(yu) 工程、健康與(yu) 生命科學等領域。校園內(nei) 擁有約33,000名學生,其中國際學生約占25%,來自超過130個(ge) 國家,形成了多元化的學習(xi) 環境。
利物浦大學化學係位於(yu) 全球頂尖行列,在2021年英國研究卓越框架評估(REF2021)中,其研究被評為(wei) 英國排名第7位,研究環境和研究產(chan) 出均被評為(wei) 全球領先(4)水平。
院係介紹
利物浦大學化學係擁有50多位學術人員,研究領域廣泛,組織為(wei) 5個(ge) 靈活的研究小組。該係的科研影響力在全球範圍內(nei) 得到認可,從(cong) 抗瘧藥物發現到最知名的納米顆粒製備方法都有其貢獻。
該係提供先進的研究設施,包括分析服務、技術服務和X射線服務。學院內(nei) 還有材料創新工廠(Materials Innovation Factory),這是一個(ge) 價(jia) 值8100萬(wan) 英鎊的尖端設施,擁有價(jia) 值1400萬(wan) 英鎊的開放獲取設備,為(wei) 材料研究提供了世界級的平台。
招生專(zhuan) 業(ye) 介紹
本次招生項目"Understanding, and high-throughput development, of the formulation of spray coating solutions for industrial applications"(工業(ye) 應用噴塗塗層溶液配方的理解與(yu) 高通量開發)是一個(ge) 與(yu) NSG/Pilkington公司合作的博士研究項目,旨在深入理解噴塗功能性塗層在玻璃上的過程,並開發新的化學方法以提高塗層性能。
該項目將貢獻於(yu) 理解功能性塗層在玻璃上沉積的過程,並開發新的化學方法,與(yu) 主要工業(ye) 合作夥(huo) 伴NSG/Pilkington一起探索。項目將利用先進的表征技術來理解這一過程,並應用高通量方法開發新的塗層配方和材料。
噴塗功能性塗層到大麵積玻璃是一個(ge) 重要的工業(ye) 過程。理解噴塗溶液的詳細化學成分對獲得高質量塗層、優(you) 化噴塗過程以及最終指導新塗層材料的溶液配方至關(guan) 重要。該項目將研究NSG/Pilkington使用的工業(ye) 噴塗塗層溶液的詳細化學成分,以理解塗層玻璃產(chan) 品的性能。學生將使用多種分析技術,包括核磁共振(NMR)、FTIR、拉曼光譜、SAXS、XRD、電子顯微鏡等,對不同使用階段的溶液和最終塗層進行詳細分析,從(cong) 而深入理解溶液特性。基於(yu) 這種理解,項目將使用高通量方法探索新的化學成分和配方,覆蓋廣泛的化學空間。高通量工作流程將需要開發自動化篩選測試,如光學測量、接觸角測量等,以評估配方一旦塗覆到玻璃上後的性能,然後使用統計分析來理解配方中的關(guan) 鍵參數。
該項目屬於(yu) 利物浦大學EPSRC數字和自動化材料化學博士培訓中心框架下,與(yu) 其他研究背景涵蓋物理和計算機科學的學生一起,從(cong) 2025年10月開始。這些學生將發展機器人、數字、化學和物理思維的核心專(zhuan) 業(ye) 知識,並將其應用於(yu) 材料設計、發現和處理的特定領域研究中。
申請要求
1.學術背景要求
- 申請者應具備化學、材料科學、物理學或相關學科的良好本科或碩士學位
- 具有材料合成、表征或計算模擬經驗的申請者將獲優先考慮
- 由於項目涉及高通量方法和自動化數據分析,具備編程或數據科學背景的申請者具有明顯優勢
2.語言與(yu) 能力要求
- 語言要求通常為雅思總分不低於6.5分(各單項不低於6.0分)或同等水平
項目特色與(yu) 優(you) 勢
1.世界一流的學術研究環境
- 利物浦大學化學係在2021年英國研究卓越框架評估(REF2021)中位列英國第7位
- 研究環境和研究產出均被評為全球領先(4*)水平
- 作為英國紅磚大學(Russell Group)成員,享有卓越的國際學術聲譽
- 學校擁有多元化的學習環境,國際學生約占25%,來自130多個國家
2. 產(chan) 學研緊密結合的合作模式
- 與全球領先玻璃製造商NSG/Pilkington公司直接合作的研究項目
- 學生有機會在NSG/Pilkington位於Lathom的技術中心工作
- 研究成果直接應用於工業生產,解決實際工程問題
- 與聯合利華共建價值8100萬英鎊的材料創新工廠,是產學合作的典範
3. 先進設備與(yu) 技術平台
- 擁有價值1400萬英鎊的開放獲取設備的材料創新工廠
- 配備多種先進表征技術,包括NMR、FTIR、拉曼光譜、SAXS、XRD和電子顯微鏡等
- 高通量自動化篩選平台,大幅提高材料發現和優化效率
- 完善的分析服務、技術服務和X射線服務支持係統
4. 高度跨學科的研究特性
- 處於材料化學、表麵科學與工業工程的交叉領域
- 結合基礎化學研究與應用工程實踐
- 使用多種先進分析技術和數據科學方法
- 屬於EPSRC數字和自動化材料化學博士培訓中心框架
有話說
項目理解
- 交叉學科:該項目處於材料化學、表麵科學與工業工程的交叉領域,將基礎化學研究與應用工程相結合,通過先進的分析技術和高通量方法,探索玻璃塗層的形成機製和性能優化。
- 研究目標:項目核心目標是理解工業噴塗塗層溶液的化學機製,並開發新的配方和材料,以提高玻璃塗層的性能和功能性。這將為NSG/Pilkington公司提供科學依據,優化現有工藝並開發下一代功能性玻璃塗層。
- 技術手段:項目采用多種先進表征技術,包括核磁共振(NMR)、傅裏葉變換紅外光譜(FTIR)、拉曼光譜、小角X射線散射(SAXS)、X射線衍射(XRD)和電子顯微鏡等,結合高通量自動化篩選方法和統計分析,實現快速有效的材料發現與優化。
- 理論貢獻:項目將深化對噴塗塗層溶液化學行為的基礎理解,闡明溶液成分、結構與最終塗層性能之間的關係,建立預測模型,為材料設計提供理論基礎,推動材料科學中"配方-結構-性能"關係的認知邊界。
- 應用價值:研究成果將直接應用於工業玻璃塗層生產,提高塗層質量和生產效率,開發具有特定功能(如自清潔、防反射、節能等)的新型塗層,滿足建築、汽車和太陽能等行業對高性能玻璃的需求,創造顯著經濟和環境效益。
創新思考
- 前沿方向:可將研究拓展至智能響應型塗層領域,如開發對環境刺激(溫度、光照、濕度)有響應的玻璃塗層,或具有自修複功能的塗層係統,使玻璃產品具備更多智能特性,滿足未來智能建築和可持續發展的需求。
- 技術手段:可引入機器學習和人工智能技術,建立塗層配方-性能預測模型,利用強化學習算法指導高通量實驗設計,實現自主優化;還可整合原位表征技術,實時監測塗層形成過程,獲取動態信息,深入理解反應機理。
- 理論框架:可構建多尺度模擬框架,從分子水平到宏觀性能進行全麵模擬,將量子化學計算、分子動力學模擬與有限元分析相結合,預測塗層材料的結構演化和性能表現,指導實驗設計,加速材料發現過程。
- 應用拓展:研究成果可拓展應用至其他基材(如金屬、塑料、複合材料)的塗層開發,或擴展到其他塗層技術(如溶膠-凝膠、化學氣相沉積等),為廣泛的工業應用提供解決方案;還可開發多功能塗層,如兼具自清潔和能量收集功能的智能玻璃。
- 實踐意義:通過優化塗層配方和工藝,可顯著降低生產能耗和原材料消耗,減少有害物質排放,提高資源利用效率;開發的環保型塗層可減少建築能耗,為"碳中和"目標做出貢獻,體現循環經濟理念。
- 國際視野:可與國際領先實驗室建立合作網絡,共享數據和資源,構建開放的材料數據庫;研究成果可推動國際標準製定,為全球玻璃塗層技術發展提供參考;還可麵向發展中國家設計適用的低成本塗層解決方案。
- 交叉創新:將生物啟發設計引入塗層研究,參考自然界中的結構(如荷葉表麵、蝴蝶翅膀)開發新型功能塗層;或融合納米技術和傳感技術,開發具有傳感功能的智能玻璃塗層,實現環境監測和信息顯示功能。
- 其他創新點:開發基於再生資源或生物質的環保塗層配方,減少對石油基原料的依賴;探索塗層回收和再利用技術,實現塗層材料的閉環管理;利用數字孿生技術,建立虛擬塗層生產線,優化工藝參數,提高生產效率和產品質量。
博士背景
Benzene,化學化工學院博士生,專(zhuan) 注於(yu) 有機合成化學和綠色化學研究。擅長運用計算化學和人工智能輔助設計方法,探索新型催化劑和環境友好型合成路徑。在研究光驅動CO2還原製備高附加值化學品方麵取得重要突破。曾獲國家獎學金和中國化學會(hui) 優(you) 秀青年化學家獎。研究成果發表於(yu) 《Journal of the American Chemical Society》和《Angewandte Chemie》等頂級期刊。
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